Господин Свещаров
Биологичен калейдоскоп (17)

Ще бъде ли създадено изкуствено зрение? Електрониците конструират очни протези. Частично зрение за слепи хора

Проблемът за създаване на изкуствено зрение вълнува еднакво силно както хилядите хора по света с увредено или напълно загубено зрение, така и всички лекари-офталмолози. В последно време в печата се появиха редица съобщения за конструирани предимно на базата на електрониката апарати, които могат да се характеризират като електронни „очни протези“. Мнозина от нашите читатели вероятно ще останат учудени, като прочетат тези редове и с право могат да запитат:

— След като съвременните биологически и медицински науки постигнаха толкова големи успехи, нима не е възможно да се присади на сляп човек око? Нали бяха извършени толкова много успешни трансплантации на сърце, бели дробове, бъбреци и други органи?

За съжаление, на сегашния етап на развитие на науката присаждането на зрителни органи е все още невъзможно не само поради това, че се касае за една извънредно сложна операция, а най-вече поради факта, че все още не са създадени средства за преодоляване на имунологичната бариера на организма — присадените очи неминуемо ще бъдат отхвърлени като чужди белтъчни тела. Ето защо понастоящем твърде много надежди се възлагат на създаването на механични очни протези, чиято светлочувствителност се получава на базата на електронни елементи.

Новозеландският гражданин Пивак например е първият сляп, който носи очила-локатори. На тях са монтирани три миниатюрни радарни апаратчета, които посредством звукови сигнали предупреждават слепия човек за препятствията, появяващи се по пътя му. Тези „очила“ са създадени от новозеландски учени.

Някои проекти предвиждат загубата на зрението да се компенсира за сметка на слуха. На този принцип работи конструираният от специалиста на ФРГ Райнер Кречмар сравнително прост апарат. Кречмар прикрепил към носещата скоба на обикновени наушници извънредно чувствителни пластинки, които с помощта на електричество могат да преобразуват оптичните изображения на предметите в акустични сигнали. В продължение на няколко месеца (още като студент) Кречмар изпробвал върху себе си действието на апарата, докато този срок на обучение най-после дал задоволителни резултати. Конструкторът започнал да различава чрез слуха си обкръжаващите го предмети.

Една друга конструкция, създадена в Стенфордския университет и наречена „Оптакон“, е предназначена само за „четене“ от слепи на напечатани с обикновен шрифт текстове. Четящото устройство на този апарат е с големина колкото джобен бележник. В него са монтирани около 100 фототранзистора. При „четенето“ на текста транзисторите подават строго определени сигнали, които задействуват специални пластинки с релефен край. Съответствуващата на определена буква пластинка се появява на малък екран. Слепият води с дясната си ръка четящото устройство по редовете на текста, а показалецът на лявата си ръка поставя на екрана. С помощта на този нов апарат могат да се четат (в зависимост от тренировката) от 10 до 80 думи в минута. След системни упражнения скоростта на четенето може да се увеличи до 150 думи в минута. Конструкторите на този апарат имат амбицията да го приспособят за съвместно ползване с пишеща машина, което ще позволи на слепите да проверяват правилността на прочетения и отпечатан текст.

Описаните дотук апарати са с определено проста конструкция и могат да подпомагат придвижването на слепи хора или прочитането на даден текст. Но голямата амбиция на учени и конструктори е друга — те искат да създадат такива устройства, които да позволят на слепите да различават отделни предмети, фигури, образи и дори фотографии, а също да четат текст, набран с едър шрифт! Наскоро се появиха съобщения за конструирането на апарат, с помощта на който осъществяването на всичко това вероятно ще може да се превърне в реалност.

Методът за работа на този апарат е разработен от учени на Тихоокеанския медицински институт. Работният колектив е бил изграден от неврофизиолози, биофизици, електроници и технически помощници, сред които имало един сляп. Апаратът дава възможност слепите да виждат черно-бели изображения, но конструкторите се надяват, че в бъдеще с него ще могат да се различават и други цветове. Засега апаратът не е преносим, но се изказва увереност, че след няколко години ще бъде дотолкова миниатюризиран, че ще може да се носи така леко и неусетно, както съвременните слухови апарати.

В опитния модел най-важната част на апарата под формата на две металически пластинки с леко изпъкнала повърхност е монтирана на гърба на подвижен стол, наподобяващ зъболекарския. По пластинките има множество дупчици, в които са монтирани 400 миниатюрни вибратора с размери около 1,3 сантиметра. Пред креслото на триножник е монтирана телевизионна камера с извънредно голяма чувствителност. Слепият сяда на креслото и опира гърба си на двете пластинки, като хваща с двете си ръце ръчките за управляване на телевизионната камера. Тя лесно се върти във всички посоки, бързо си нагласява фокуса на изображението, а специален телеобектив може да приближава или отдалечава образа на разглеждания предмет. Посредством кабели камерата е свързана с монтираните на облегалото на стола металически пластинки, където идващите от нея електрически сигнали се преобразуват във вибрации. Именно с тяхна помощ могат да се „забележат“ всички предмети, попаднали в полезрението на камерата.

Ето как журналистката Жаклин Север описва действието на апарата: „Завързаха ми очите с плътна черна материя и аз здраво опрях гърба си на пластинките в креслото. Докторът щракна два пъти с превключвателя, раздаде се тих звук и аз почувствувах по гърба си леки вибрации. Обясниха ми как да се движа и управлявам камерата, щото показваният ми предмет да попадне в полезрението на обектива. Местейки камерата от предмет на предмет, аз чувствувах как се мени и силата на вибрациите по гърба ми. След известно време почувствувах как вибрациите постепенно започнаха да очертават в съзнанието ми някаква фигура. Скоро вече знаех, че това е някакво голямо тяло.

— Има нещо нередно в предмета — казах аз. — Струва ми се, че в него има празни пространства.

— Имате право — каза докторът. — Пред камерата съм поставил един куб от пенопласт. Но вътрешната му част ние извадихме, тъй че Вие гледате фактически през празно пространство!“

Последователно на журналистката показали играчка във вид на конче и други подобни предмети, които тя бързо разпознала. След това дълго се „взирала“ в някакъв издут в долната си част особен предмет, на който кой знае защо горната част необяснимо се губела. А странният придатък към „разглежданото“ тяло тя взела за опашка. Оказало се, че това било най-обикновено тесногърлено гърне с дръжка!

„— След десетчасова тренировка у Вас ще се появи ново чувство — казал докторът на журналистката. — Но сега може би Вие се удивлявате на това, че наричаме Вашите усещания в областта на гърба «зрение».

— Точно така — отвърнах аз. — Струва ми се, че Вашето откритие няма да е толкова значително, ако се заключава в такива примитивни усещания.

— Не забравяйте, че след определен период слепият ще престане да съзнава, че новото усещане, което получава, е най-обикновена вибрация, възприемана чрез гърба. Ще настъпи момент, когато главният мозък ще започне да преработва осезателните усещания направо в зрителни образи — продължи да обяснява докторът. — Когато настъпи това състояние и някои от нас приближи бързо ръката си към обектива на камерата, слепият ще се дръпне рязко по същия начин, както би реагирал всеки зрящ човек, когато нещо бързо се приближи към лицето му. С други думи, слепият ще започне да вижда с «мозъка си» така, както фактически това става с всеки нормално виждащ човек. Единствената разлика ще бъде тази, че хората виждат с две очи, което позволява стереоскопично възприемане на обкръжаващия ни свят, докато с помощта на този уред слепите ще могат да «виждат» само с помощта на един обектив.“

Създателите на описания уред смятат, че техният апарат има голямо бъдеще, тъй като нервната система на човека бързо ще привикне да възприема образи чрез осезанието. Приспособимостта на нервната тъкан е наистина учудваща. Както е известно, във всички участъци на главния мозък има клетки, които са необичайно чувствителни към най-различни дразнения. Нервните импулси, които пренасят информацията от определени органи на усетите, никога не се придвижват самотни. Те взаимодействуват с импулсите, постъпващи от другите рецептори. „Приемателните“ отдели на главния мозък са устроени да работят така, щото този поток от информация никога да не прекъсва. Когато един от пътищата за доставяне на информация бъде прекъснат, мозъкът се старае да компенсира тази загуба, като активира другите информационни канали. Същото става например и при тежко нараняване тъканите на някой мускул. Намиращите се в наранения участък кръвоносни съдове престават да снабдяват мускула с жизненоважни вещества. Но веднага съседните кръвоносни съдове започват да снабдяват пострадалата тъкан с живителни сокове и това се извършва до момента, докато наранените кръвоносни съдове не възстановят напълно първоначалните си функции. Така се обяснява и възможността след упорита и съзнателна тренировка осезанието на слепия човек да поеме функциите на повредените зрителни органи.

Описаният апарат е все още обемист и тежък и не може да се пренася на големи разстояния. Но създателите му са уверени, че след няколко години на упорит труд и този уред ще стане малък и лек (както много други такива) и ще тежи най-много 500 грама. При това положение слепите ще могат да го носят на главата си като миньорска каска.

По съвсем друг начин английските учени — физиологът Бриндли и инженер-електроникът Доналдсън, искат да разрешат трудния проблем за изкуственото зрение. Техните интереси били насочени към тази част на главния мозък, в която се приемат и анализират зрителните сигнали. Още от 1925 година на неврохирурзите е известно, че когато известна точка от тилната част в кората на главния мозък (където са разположени зрителните центрове) се дразни със слаб електрически ток, слепият „вижда“ малко светло петно в строго фиксирано място. Такива светли петна възникват на различни места при дразненето на различни участъци от кората на мозъка. Позицията на всяко светло петно съответствува на строго определена точка от кората на главния мозък. „Вижданите“ от слепите светли точки изглеждали като ярки звезди на съвършено черно небе. Няма съмнение, че ако се намери начин за едновременно възбуждане на различни участъци от мозъчната кора, слепият би видял картина, която при повторно дразнене на същите участъци ще може определено да познае и точно да определи. Но как да се постигне това?

На всички е известно колко нежен и чувствителен орган е човешкият мозък и колко сложна за изработване и скъпа би била апаратурата за приемане и предаване на подобни образи. На помощ се появиха разработените извънредно фини методи за оперативна интервенция в мозъка от страна на хирурзите, а микроелектрониката направи истински чудеса, като успя да сведе грамадните и тежки апарати за приемане и предаване на сигнали до големината на дребна монета.

Принципът, на който се осланят Доналдсън и Бриндли, е известен на всички. Една телевизионна камера приема визуално изображенията на предметите и ги преобразува в светли и тъмни петна, като получаваното от нея изображение на определен предмет наподобява фотографиите във вестниците.

Сигналите на всяко петно, показващи дали то е светло или тъмно, се предават на един от множеството предаватели, монтирани в шлем, който се надява на главата на пациента. Равен брой приемни устройства, закрепени на силонов каучук се имплантират оперативно под кожата на главата, като всеки приемник съответствува на закрепения над него предавател. Когато приемникът получи сигнал от камерата, той веднага се долавя от приемника. Последният веднага го преобразува в електрически сигнал, който по имплантиран (вживен) оперативно в определена точка на зрителната кора на мозъка платинов електрод дразни този участък и заставя пациента да вижда светло (или по-малко светло) петно.

Разработката на описания по-горе сложен уред напълно наподобява дейността на телевизионния приемник с тази разлика, че при него електронен лъч сканира (опипва) екрана и заставя отделни негови точки да светят по-силно или по-слабо, при което се получава и образ. Но изображението, което би се получило в полезрението на слепия с помощта на тази система, ще бъде значително по-лошо от това, което сме свикнали да виждаме на телевизионния приемник с черно-бяло изображение. Неясният образ се дължи на обстоятелството, че в зависимост от силата на светлината образът се разбива на множество малки светли или по-тъмни петна и всяка промяна в яркостта им се налага да се предава, като се увеличи броят на осветените петна, а не на тяхната индивидуална яркост.

Първият опит да се постави такава зрителна „протеза“ е бил направен през 1967 година. Под кожата на главата на сляпа жена имплантирали 80 радиоприемни устройства, всяко от които се съединявало с електрод, имплантиран в зрителната зона на кората на главния мозък. По време на хирургическата операция били взети най-строги предпазни мерки да се предотврати образуването на газове или увреждане на мозъка от електрическия ток. Когато започнали да изпитват системата, за най-голямо съжаление на учените се оказало, че само 40 от имплантираните 80 електрода предават сигнали. Макар пациентката да виждала светли петна, тяхното разположение не било достатъчно да даде възможност за прилагане азбуката за слепи, за да чете пациентката отделни букви или текст, без за целта да прилага специално усвоен код.

Този опит показва, че съществува практическа възможност за осъществяване на подобни операции, и вдъхва увереност на експериментаторите. Те вече са създали значително подобрена система, в която има 180 електрода и обещава да бъде много по-ефективна от първоначалната. Електронната схема на новата система е значително по-сложна и работи изцяло с транзистори. Благодарение на това общият обем на системата, която ще трябва да се имплантира под кожата, е значително намален.

До този момент не са публикувани сведения за проведено клинично изпитване на новоизработената електронна зрителна „протеза“ на Бриндли и Доналдсън, но може да се приеме, че в наши дни, когато приложението на микропроцесорите е, образно казано, повсеместно, вече е разработен достатъчно сложно устроен и ефективен уред, с помощта на който в най-скоро време може да се стигне до частично възстановяване зрението на слепи хора. Учените се надяват, че техният апарат ще позволи на слепите да четат и да получават известна представа за заобикалящите ги предмети.